Випромінювання небесних тіл. Методи астрономічних досліджень

1.

Випромінювання
небесних тіл. Методи
астрономічних
досліджень.
КЕСТЕЛЬ А. В.

2.

Астрономія — наука всехвильова. Галузь астрономії, яка
вивчає Всесвіт у видимому світлі, називається оптичною.
Але видиме світло займає лише маленьку ділянку
електромагнітного спектра, куди входять також радіохвилі,
інфрачервоне, ультрафіолетове, рентгенівське та гаммавипромінювання - різні за довжиною (чи частотою)
електромагнітні хвилі.

3.

Крізь товщу атмосфери до поверхні Землі доходить
лише видиме світло з довжиною хвиль від 390 до
760 нм, радіохвилі з довжиною від 0,01 см до 30 м та
інфрачервоні промені довжиною 0,75 -5,2 мкм і
вибірково в довжинах хвиль 8,2 - 22 мкм. В інших
діапазонах електромагнітних хвиль земна атмосфера
непрозора.

4.

З XIX ст. астрономи почали вивчати космічні об'єкти в
доступних інфрачервоних променях. А в 30-х роках XX ст.
зародилася нова галузь астрономії - радіоастрономія,
справжній розвиток якої почався після другої світової війни. Та
оскільки небесні тіла випромінюють у всьому діапазоні
електромагнітного спектра, перед астрономами постала задача
проведення досліджень поза межами атмосфери.

5.

Сонце та зорі випромінюють електромагнітні
хвилі різноманітної довжини. Планети та їхні
супутники відбивають сонячне світло й самі
випромінюють інфрачервоні промені й
радіохвилі. Розріджені газові туманності
випромінюють електромагнітні хвилі чітко
визначеної довжини.

6.

7.

Випромінювання небесних тіл, що не
доходить до поверхні Землі,
досліджується за допомогою штучних
супутників, наукових орбітальних
станцій, які обертаються навколо нашої
планети, а також за допомогою
автоматичних міжпланетних станцій,
спрямованих до планет Сонячної
системи. Випромінювання, яке
проходить крізь земну атмосферу, вчені
досліджують безпосередньо з поверхні
Землі.

8.

Для обчислення інтенсивності
випромінювання вводиться поняття так
званого чорного тіла, яке може ідеально
поглинати й випромінювати електромагнітні
коливання в діапазоні всіх довжин хвиль
(безперервний спектр).

9.

У природі абсолютно чорних тіл не існує, навіть чорна сажа поглинає
не більш ніж 99% електромагнітних хвиль. З іншого боку, якби
абсолютно чорне тіло тільки поглинало електромагнітні хвилі, то з
часом температура такого тіла стала б нескінченно великою. Тому
чорне тіло випромінює енергію, причому поглинання і
випромінювання можуть відбуватися в різних частотах. Однак при
деякій температурі встановлюється рівновага між випромінюваною та
поглиненою енергіями. Залежно від рівноважної температури колір
абсолютно чорного тіла не обов’язково буде чорним — наприклад,
сажа в печі при високій температурі має червоний або навіть білий
колір.

10.

Між фізикою та астрофізикою є багато спільного —
ці науки вивчають закони світу, у якому ми живемо.
Але між ними існує одна суттєва різниця — фізики
мають можливість перевірити свої теоретичні
розрахунки за допомогою відповідних
експериментів, у той час як астрономи в більшості
випадків такої можливості не мають, адже вивчають
природу далеких космічних об’єктів за їхнім
випромінюванням.

11.

Ми спостерігаємо своєрідні явища в часі та бачимо таке далеке минуле
Всесвіту, коли ще не існувала не тільки наша цивілізація, але навіть не
було Сонячної системи. Тобто астрофізичні методи вивчення далекого
космосу фактично не відрізняються від експериментів, які проводять
фізики на поверхні Землі. До того ж за допомогою автоматичних
міжпланетних станцій (АМС) астрономи проводять справжні фізичні
експерименти як на поверхні інших космічних тіл, так і в міжпланетному
просторі. Астрономічні спостереження здійснюються як у астрономічних
обсерваторіях за допомогою різноманітних телескопів, так і неозброєним
оком.

12.

Око людини є унікальним
органом чуття, за допомогою
якого ми отримуємо понад 90%
інформації про навколишній світ.
Оптичні характеристики ока
визначаються роздільною
здатністю та чутливістю.

13.

Роздільна здатність ока, або гострота зору, —
це спроможність розрізняти об’єкти певних
кутових розмірів. Установлено, що роздільна
здатність ока людини не перевищує 1′ (одна
мінута дуги, рис. 1.6). Це означає, що ми
можемо бачити окремо дві зорі, якщо кут між
ними a ≥ 1′, а якщо a < 1′, то ці зорі зливаються
в одне світило, тому розрізнити їх неможливо.

14.

Ми розрізняємо диски Місяця і Сонця, адже кут, під яким
видно діаметр цих світил (кутовий діаметр), дорівнює близько
30′, у той час як кутові діаметри планет і зір менші за 1′, тому
ці світила неозброєним оком видно як яскраві точки.
Чутливість ока визначається порогом сприйняття окремих
квантів світла. Найбільшу чутливість око має у жовто-зеленій
частині спектра, і ми можемо реагувати на 7–10 квантів, які
потрапляють на сітківку за 0,2– 0,3 с.

15.

Чутливість ока також залежить від
діаметра зіниці — у темряві зіниці
розширюються, а вдень
звужуються. Перед
астрономічними
спостереженнями треба 5 хв
посидіти в темряві, тоді чутливість
ока збільшиться.

16.

Поміркуйте
1.Чим пояснюється різноманітний
колір зір?
2. За допомогою яких законів
астрономи вимірюють
температуру далеких космічних
світил?
3.Чи можливо проведення
астрофізичних експериментів?

17.

Дякую за увагу)